JPH05235489A - 温度制御化レーザーダイオードパッケージ - Google Patents
温度制御化レーザーダイオードパッケージInfo
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- JPH05235489A JPH05235489A JP4241103A JP24110392A JPH05235489A JP H05235489 A JPH05235489 A JP H05235489A JP 4241103 A JP4241103 A JP 4241103A JP 24110392 A JP24110392 A JP 24110392A JP H05235489 A JPH05235489 A JP H05235489A
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- thermoelectric cooler
- signal
- temperature
- coupled
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
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- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 外部温度が−５５℃から＋１０５℃まで変化
する場合のレーザーダイオードのような内部構成要素の
温度を、最小限度の電力消費で制御する。 【構成】 熱電冷却器６５は、熱電冷却器入力表面から
熱電冷却器出力表面へ熱を移動させるために制御信号に
応答する。ヒートシンク３０に結合されたレーザーダイ
オード３８は、光レーザー出力信号を供給するために電
気的入力信号に応答する。レーザーダイオードの光出力
は、側壁におけるファイバー光供給貫通部を通る光ファ
イバー９４を媒体として結合される。内側領域はキセン
ガスが充填される。カバー１４は、その中にキセノンガ
スを有する密閉された内側領域を形成するために側壁に
溶接される。キセノンガスは、側壁の内側表面及びカバ
ーの内側表面から熱電冷却器の表面への熱の移動を制限
する。
する場合のレーザーダイオードのような内部構成要素の
温度を、最小限度の電力消費で制御する。 【構成】 熱電冷却器６５は、熱電冷却器入力表面から
熱電冷却器出力表面へ熱を移動させるために制御信号に
応答する。ヒートシンク３０に結合されたレーザーダイ
オード３８は、光レーザー出力信号を供給するために電
気的入力信号に応答する。レーザーダイオードの光出力
は、側壁におけるファイバー光供給貫通部を通る光ファ
イバー９４を媒体として結合される。内側領域はキセン
ガスが充填される。カバー１４は、その中にキセノンガ
スを有する密閉された内側領域を形成するために側壁に
溶接される。キセノンガスは、側壁の内側表面及びカバ
ーの内側表面から熱電冷却器の表面への熱の移動を制限
する。
Description
【０００１】発明の背景
【発明の分野】本発明は、集積及びハイブリッド回路の
ような電子デバイスをパッケージするのに使用されるパ
ッケージの分野に関し、特にレーザーダイオード、水
晶、温度安定化ネットワーク及び焦平面アレイ用の温度
制御化パッケージの分野に関する。サグナック効果ファ
イバー光干渉計またはＦＯＧ（ファイバー光ジャイロス
コープ）のような回転センサーの分野は、温度安定化レ
ーザー光源を使用することによって正確性を増し、した
がってレーザーダイオードパッケージのための高い有用
性を見い出す分野である。
ような電子デバイスをパッケージするのに使用されるパ
ッケージの分野に関し、特にレーザーダイオード、水
晶、温度安定化ネットワーク及び焦平面アレイ用の温度
制御化パッケージの分野に関する。サグナック効果ファ
イバー光干渉計またはＦＯＧ（ファイバー光ジャイロス
コープ）のような回転センサーの分野は、温度安定化レ
ーザー光源を使用することによって正確性を増し、した
がってレーザーダイオードパッケージのための高い有用
性を見い出す分野である。
【０００２】
【関連技術の説明】レーザーダイオードのような高出力
デバイス用の従来の温度制御化パッケージは、典型的に
乾燥窒素または空気が充填されていた。温度制御化パッ
ケージ内の乾燥窒素または空気は、熱電冷却器が、消費
デバイスがヒートシンクへ運ぶ熱負荷のほかに制御しな
ければならない熱負荷に加える、パッケージの内壁から
デバイスへの熱通路を提供する。
デバイス用の従来の温度制御化パッケージは、典型的に
乾燥窒素または空気が充填されていた。温度制御化パッ
ケージ内の乾燥窒素または空気は、熱電冷却器が、消費
デバイスがヒートシンクへ運ぶ熱負荷のほかに制御しな
ければならない熱負荷に加える、パッケージの内壁から
デバイスへの熱通路を提供する。
【０００３】さらに、従来の温度制御化パッケージは、
ケース温度と消費的デバイスが取り付けられている内部
ヒートシンクの温度間の所定のまたは予定の温度変化を
得るために費やされなければならない熱量をできるだけ
少なくするようには特段設計されていない。
ケース温度と消費的デバイスが取り付けられている内部
ヒートシンクの温度間の所定のまたは予定の温度変化を
得るために費やされなければならない熱量をできるだけ
少なくするようには特段設計されていない。
【０００４】ＴＥＣ（熱電冷却器）を使用する典型的温
度制御パッケージは、−４０℃から＋８０℃までの範囲
にわたるケース温度に対してデバイス内部温度を制御す
ることができる。
度制御パッケージは、−４０℃から＋８０℃までの範囲
にわたるケース温度に対してデバイス内部温度を制御す
ることができる。
【０００５】
【発明の概要】この温度制御化パッケージの第１の目的
は、外部温度が−５５℃から＋１０５℃まで変化する場
合のレーザーダイオードのような内部構成要素の温度
を、最小限度の電力消費で制御することである。
は、外部温度が−５５℃から＋１０５℃まで変化する場
合のレーザーダイオードのような内部構成要素の温度
を、最小限度の電力消費で制御することである。
【０００６】本発明の温度制御化パッケージは、箱型の
周囲を形成する側壁と、カバーと、入力表面及び出力表
面を有するベースとを備えたケースからなる。側壁は、
内部領域を定めるためにベース入力表面に一体的に結合
される。
周囲を形成する側壁と、カバーと、入力表面及び出力表
面を有するベースとを備えたケースからなる。側壁は、
内部領域を定めるためにベース入力表面に一体的に結合
される。
【０００７】ヒートシンクは上部表面及び底部表面を有
する。ヒートシンクの底部表面は、熱電冷却器の入力表
面に取り付けられる。熱電冷却器の底部表面はケースの
ベース入力表面に結合される。熱電冷却器は、熱電冷却
器の入力表面から出力表面へ熱を移動させるために制御
信号に応答する。熱電冷却器は入力表面の内外に熱を運
ぶことができる。
する。ヒートシンクの底部表面は、熱電冷却器の入力表
面に取り付けられる。熱電冷却器の底部表面はケースの
ベース入力表面に結合される。熱電冷却器は、熱電冷却
器の入力表面から出力表面へ熱を移動させるために制御
信号に応答する。熱電冷却器は入力表面の内外に熱を運
ぶことができる。
【０００８】ヒートシンクに取り付けられたレーザーダ
イオードは、光レーザー出力信号を提供することによっ
て電気的入力信号に応答する。レーザーダイオードの出
力は、側壁内のファイバー光供給貫通部を通る光ファイ
バーを介して結合される。内部領域はキセノンガスが充
填される。カバーは、その中にキセノンガスが充填され
た密閉内部領域を形成するために、側壁上に溶接され
る。キセノンガスは、不活性であり、レーザーダイオー
ドの表面を保護する。そして最も重要なことに、キセノ
ンガスは、割合に劣った熱伝導体であり、側壁の内側表
面及びカバーの内側表面から熱電冷却器の表面への熱の
移動を制限するように働く。また、キセノンガスはＴＥ
Ｃ内の表面間の熱の移動を制限する。これらの源からの
熱移動を減じることは、熱電冷却器がレーザーダイオー
ドの予定温度変化を得るために費やさなければならない
電力量を減じる。
イオードは、光レーザー出力信号を提供することによっ
て電気的入力信号に応答する。レーザーダイオードの出
力は、側壁内のファイバー光供給貫通部を通る光ファイ
バーを介して結合される。内部領域はキセノンガスが充
填される。カバーは、その中にキセノンガスが充填され
た密閉内部領域を形成するために、側壁上に溶接され
る。キセノンガスは、不活性であり、レーザーダイオー
ドの表面を保護する。そして最も重要なことに、キセノ
ンガスは、割合に劣った熱伝導体であり、側壁の内側表
面及びカバーの内側表面から熱電冷却器の表面への熱の
移動を制限するように働く。また、キセノンガスはＴＥ
Ｃ内の表面間の熱の移動を制限する。これらの源からの
熱移動を減じることは、熱電冷却器がレーザーダイオー
ドの予定温度変化を得るために費やさなければならない
電力量を減じる。
【０００９】
【好適な実施例】図１は、部分断面斜視図における本発
明の温度制御化パッケージ１０を示す。ケース１２は、
箱型の周囲を形成する側壁１４ａ〜１４ｄと、カバー１
６と、入力表面２０及び出力表面２２を有するベース１
８とからなる。側壁は、内側領域２６を定めるために互
いにかつベース入力表面に一体的に結合される。図の例
において、側壁は、原材料の大部分から必要な形状を機
械加工することによって、または押し出しによって、ま
たは平らな帯状の原材料を望ましい周囲形状に曲げるこ
と及び端部の縁を縫合せ溶接することによって、金属か
ら形成される。
明の温度制御化パッケージ１０を示す。ケース１２は、
箱型の周囲を形成する側壁１４ａ〜１４ｄと、カバー１
６と、入力表面２０及び出力表面２２を有するベース１
８とからなる。側壁は、内側領域２６を定めるために互
いにかつベース入力表面に一体的に結合される。図の例
において、側壁は、原材料の大部分から必要な形状を機
械加工することによって、または押し出しによって、ま
たは平らな帯状の原材料を望ましい周囲形状に曲げるこ
と及び端部の縁を縫合せ溶接することによって、金属か
ら形成される。
【００１０】図２は、内側領域２６内にある構成要素を
示す、図１の２−２線でとられた概略側面断面図であ
る。ヒートシンク３０は上部表面３２と底部表面３４を
有する。レーザーダイオード３８は、光学的光源を与え
るための電気的入力信号に応答するデバイス手段に相当
する。レーザーダイオード３８はヒートシンク上部表面
３２に結合される。ひし形厚板３３は電気的絶縁物及び
熱伝導体として使用される。ひし形厚板３３の上部表面
及び底部表面は、ハンダ付け可能になるように金属化さ
れる。ひし形厚板３３のベースはヒートシンク上部表面
３２にハンダ付けされ、ひし形厚板３３の上部表面はダ
イオード３８の金属化下部面にハンダ付けされる。ひし
形の垂直な４面は金属化されない。入力信号は、図１及
び４に示す入力ピン４０ａ〜４０ｄのような入力ピンを
介して、ＦＯＧ（ファイバー光ジャイロスコープ）用の
電子制御回路網のような外部信号源（図示しない）から
供給される。
示す、図１の２−２線でとられた概略側面断面図であ
る。ヒートシンク３０は上部表面３２と底部表面３４を
有する。レーザーダイオード３８は、光学的光源を与え
るための電気的入力信号に応答するデバイス手段に相当
する。レーザーダイオード３８はヒートシンク上部表面
３２に結合される。ひし形厚板３３は電気的絶縁物及び
熱伝導体として使用される。ひし形厚板３３の上部表面
及び底部表面は、ハンダ付け可能になるように金属化さ
れる。ひし形厚板３３のベースはヒートシンク上部表面
３２にハンダ付けされ、ひし形厚板３３の上部表面はダ
イオード３８の金属化下部面にハンダ付けされる。ひし
形の垂直な４面は金属化されない。入力信号は、図１及
び４に示す入力ピン４０ａ〜４０ｄのような入力ピンを
介して、ＦＯＧ（ファイバー光ジャイロスコープ）用の
電子制御回路網のような外部信号源（図示しない）から
供給される。
【００１１】図３は、図１のファントム円内の領域の拡
大概略斜視図であり、左下の方形横断面を有する金被覆
されたKovar 製のパッケージピン４０ａと右上の圧縮ボ
ンド線または浮遊リード線４４とを備えた、アルミナま
たは酸化アルミニウムAl2O3製の拡大された部分断面セ
ラミックシール４２を示す。浮遊リード線４４は、標準
的なウェッジボンディングマシンを使用して金被覆され
たタングステン通路の端部にウェッジボンドされる。
大概略斜視図であり、左下の方形横断面を有する金被覆
されたKovar 製のパッケージピン４０ａと右上の圧縮ボ
ンド線または浮遊リード線４４とを備えた、アルミナま
たは酸化アルミニウムAl2O3製の拡大された部分断面セ
ラミックシール４２を示す。浮遊リード線４４は、標準
的なウェッジボンディングマシンを使用して金被覆され
たタングステン通路の端部にウェッジボンドされる。
【００１２】アルミナまたは酸化アルミニウムの熱膨張
はKovar 入力ピン４０ａ，４０ｂ，．．．とKovar 壁１
４ｄの膨張を非常に密接に整合させるので、アルミナは
セラミックシール４２のために選択された。セラミック
シールのためのアルミナの使用は、普通の大気ガスがパ
ッケージに入るのを防ぐのに必要とされる特別低い漏れ
率と共に、増大したでこぼこさの追加利点を提供した。
はKovar 入力ピン４０ａ，４０ｂ，．．．とKovar 壁１
４ｄの膨張を非常に密接に整合させるので、アルミナは
セラミックシール４２のために選択された。セラミック
シールのためのアルミナの使用は、普通の大気ガスがパ
ッケージに入るのを防ぐのに必要とされる特別低い漏れ
率と共に、増大したでこぼこさの追加利点を提供した。
【００１３】図４において、図３のセラミックシール４
２は、高さHAと幅WAの方形横断面を有するアルミナ製の
第１の基板４１上の予定パターンの中に、必要な数のタ
ングステンの導体ストライプ（各ピン用）を沈着するこ
とにより形成される。次に、アルミナ製の第１の基板４
６は、プロセスがタングステンをアルミナの第１の基板
４６内に運ぶ酸素遊離環境において焼かれる。第１の基
板４６を焼くことは、第１の基板４６内に埋め込まれた
内部タングステンの導電路またはストライプ４８ａを残
す。Kovar ピン４０ａ，４０ｂ，．．．は、金被覆され
たタングステン外部パッド５２ａ，５２ｂ，．．．に溶
接される。
２は、高さHAと幅WAの方形横断面を有するアルミナ製の
第１の基板４１上の予定パターンの中に、必要な数のタ
ングステンの導体ストライプ（各ピン用）を沈着するこ
とにより形成される。次に、アルミナ製の第１の基板４
６は、プロセスがタングステンをアルミナの第１の基板
４６内に運ぶ酸素遊離環境において焼かれる。第１の基
板４６を焼くことは、第１の基板４６内に埋め込まれた
内部タングステンの導電路またはストライプ４８ａを残
す。Kovar ピン４０ａ，４０ｂ，．．．は、金被覆され
たタングステン外部パッド５２ａ，５２ｂ，．．．に溶
接される。
【００１４】図３において、次に、一定の高さHBと厚さ
WBを有するアルミナ製の壁５０が、内部タングステンの
横断導体ストライプ４８ａ，４８ｂ，．．．を覆って基
板の長手方向軸に沿って形成される。次に、その中のタ
ングステン導体ストライプ４８ａと該タングステン導体
ストライプ４８ａ上にあって基板の長さに及ぶアルミナ
壁５０とを有する組立基板が、露出された外部パッド５
２ａ，５２ｂ，．．．と内部パッド５４ａ，５４
ｂ，．．．を残してセラミックシール４２の一体的本体
を形成するために焼かれる。外部表面５５ａ，５５ｂ，
５５ｃ（図示しない）及び５５ｄは、それらをケースの
側壁１４ｄにハンダ付け可能にまたはろう付け可能にせ
しめるように金属化される。露出された外部パッド５２
ａ，５２ｂ，．．．と内部パッド５４ａ，５４
ｂ，．．．はそれらのハンダ付け可能性を高めるために
金めっきされる。
WBを有するアルミナ製の壁５０が、内部タングステンの
横断導体ストライプ４８ａ，４８ｂ，．．．を覆って基
板の長手方向軸に沿って形成される。次に、その中のタ
ングステン導体ストライプ４８ａと該タングステン導体
ストライプ４８ａ上にあって基板の長さに及ぶアルミナ
壁５０とを有する組立基板が、露出された外部パッド５
２ａ，５２ｂ，．．．と内部パッド５４ａ，５４
ｂ，．．．を残してセラミックシール４２の一体的本体
を形成するために焼かれる。外部表面５５ａ，５５ｂ，
５５ｃ（図示しない）及び５５ｄは、それらをケースの
側壁１４ｄにハンダ付け可能にまたはろう付け可能にせ
しめるように金属化される。露出された外部パッド５２
ａ，５２ｂ，．．．と内部パッド５４ａ，５４
ｂ，．．．はそれらのハンダ付け可能性を高めるために
金めっきされる。
【００１５】次に、セラミックシールは、図１のよう
に、側壁１４ｄの側面で収納開口部に挿入される。次
に、外部表面５５ａ，５５ｂ，５５ｃ（図示しない）及
び５５ｄは側壁１４ｄにハンダ付けされる。次に、ピン
４０ａ，４０ｂ，．．．は各外部パッド５２ａ，５２
ｂ，．．．の各々に溶接される。
に、側壁１４ｄの側面で収納開口部に挿入される。次
に、外部表面５５ａ，５５ｂ，５５ｃ（図示しない）及
び５５ｄは側壁１４ｄにハンダ付けされる。次に、ピン
４０ａ，４０ｂ，．．．は各外部パッド５２ａ，５２
ｂ，．．．の各々に溶接される。
【００１６】図４は、蓋が取りはずされた状態のレーザ
ーダイオードパッケージ１０の概略平面図であり、導体
ストライプ４８ａ，４８ｂ，．．．４８ｇが７つの予定
位置で基板の幅を横断することを示す。７本のピン４０
ａ，４０ｂ，．．．４０ｇは、各外部パッド５２ａ，５
２ｂ，．．．５２ｇに取り付けられたものとして示され
る。７つの導体ストライプはパッケージに入り、各内部
パッド５４ａ，５４ｂ，．．．５４ｇに導電路を与え
る。
ーダイオードパッケージ１０の概略平面図であり、導体
ストライプ４８ａ，４８ｂ，．．．４８ｇが７つの予定
位置で基板の幅を横断することを示す。７本のピン４０
ａ，４０ｂ，．．．４０ｇは、各外部パッド５２ａ，５
２ｂ，．．．５２ｇに取り付けられたものとして示され
る。７つの導体ストライプはパッケージに入り、各内部
パッド５４ａ，５４ｂ，．．．５４ｇに導電路を与え
る。
【００１７】２本のピン４０ａ，４０ｂは、ダイオード
に駆動電流を供給するために電流源（図示しない）に接
続される。リード線のうちの２本は、ＴＥＣに電力を供
給するために使用され、リード線のうちの２本は、ダイ
オードの温度をモニターするのに用いられる温度センサ
ー用に使用される。残りのリード線は、ケースグラウン
ドを与えるパッケージに電気的に接続される。
に駆動電流を供給するために電流源（図示しない）に接
続される。リード線のうちの２本は、ＴＥＣに電力を供
給するために使用され、リード線のうちの２本は、ダイ
オードの温度をモニターするのに用いられる温度センサ
ー用に使用される。残りのリード線は、ケースグラウン
ドを与えるパッケージに電気的に接続される。
【００１８】図４において、レーザーダイオードパッド
５８ａへの浮遊リード線とレーザーダイオードパッド５
８ｂへの浮遊リード線は、光学的供給貫通部６４を通過
する、光ファイバー６０を介する光学出力信号を供給す
るために、電圧Vfにおける電流Ifをダイオードに供給す
る。
５８ａへの浮遊リード線とレーザーダイオードパッド５
８ｂへの浮遊リード線は、光学的供給貫通部６４を通過
する、光ファイバー６０を介する光学出力信号を供給す
るために、電圧Vfにおける電流Ifをダイオードに供給す
る。
【００１９】図２は、熱電冷却器手段に相当する熱電冷
却器６５を示し、該熱電冷却器６５は、ヒートシンク底
部表面３４に結合された入力表面６６と、ベース入力表
面２０に結合された熱電冷却器出力表面７０を有する。
熱電冷却器６５は、熱電冷却器入力表面６６から熱電冷
却器出力表面７０へ熱を移動させるために、ポンプ温度
制御信号源（図示しない）から、外部ピン４０ｆ，４０
ｇへ、次に外部パッド５２ｆ，５２ｇへ、内部パッド５
４ｆ，５４ｇへピン４０ｆ，４０ｇを介してと、次に浮
遊リード線５６ｆ，５６ｇを介して第１及び第２のＴＥ
Ｃパッド７１及び７３のそれぞれへ受信された制御信号
に応答する。
却器６５を示し、該熱電冷却器６５は、ヒートシンク底
部表面３４に結合された入力表面６６と、ベース入力表
面２０に結合された熱電冷却器出力表面７０を有する。
熱電冷却器６５は、熱電冷却器入力表面６６から熱電冷
却器出力表面７０へ熱を移動させるために、ポンプ温度
制御信号源（図示しない）から、外部ピン４０ｆ，４０
ｇへ、次に外部パッド５２ｆ，５２ｇへ、内部パッド５
４ｆ，５４ｇへピン４０ｆ，４０ｇを介してと、次に浮
遊リード線５６ｆ，５６ｇを介して第１及び第２のＴＥ
Ｃパッド７１及び７３のそれぞれへ受信された制御信号
に応答する。
【００２０】ＴＥＣへ制御電流を供給することによって
レーザーダイオード３８のようなレーザーダイオードの
温度を制御するための制御回路網は、共有譲受人を有す
る、フィドリック等によって１９９０年９月１９日に出
願された特許出願シリアルナンバー07/585,712「ＳＦＳ
用の安定化装置及び方法」に示されており、その内容は
ここでは引例として取り入れられている。
レーザーダイオード３８のようなレーザーダイオードの
温度を制御するための制御回路網は、共有譲受人を有す
る、フィドリック等によって１９９０年９月１９日に出
願された特許出願シリアルナンバー07/585,712「ＳＦＳ
用の安定化装置及び方法」に示されており、その内容は
ここでは引例として取り入れられている。
【００２１】再度図２において、カバー１６は、密閉さ
れた内部領域２６を形成するために、縫合せ溶接により
側壁１４ａ〜１４ｄに結合される。カバー１６は外側表
面７５と内側表面７６を有し、側壁１４ａ〜１４ｄは外
側表面７８ａ，７８ｂ，．．．と内側表面８２ａ，８２
ｂ，．．．を有する。その上にヒートシンク３０とレー
ザーダイオード３８を備えた熱電冷却器６５は、密閉さ
れた内側領域２６内に広がり、下部ＴＥＣ露出表面８６
ａ，８６ｂ，．．．と上部ＴＥＣ露出表面８７ａ，８７
ｂ，８７ｃ，．．．を有する。
れた内部領域２６を形成するために、縫合せ溶接により
側壁１４ａ〜１４ｄに結合される。カバー１６は外側表
面７５と内側表面７６を有し、側壁１４ａ〜１４ｄは外
側表面７８ａ，７８ｂ，．．．と内側表面８２ａ，８２
ｂ，．．．を有する。その上にヒートシンク３０とレー
ザーダイオード３８を備えた熱電冷却器６５は、密閉さ
れた内側領域２６内に広がり、下部ＴＥＣ露出表面８６
ａ，８６ｂ，．．．と上部ＴＥＣ露出表面８７ａ，８７
ｂ，８７ｃ，．．．を有する。
【００２２】キセノンガスは、側壁１４ａ，１４
ｂ，．．．とカバー内側表面と露出表面８６ａ，８６
ｂ，．．．との間の密閉された内側領域２６に充填し、
その結果、側壁及びカバー内側表面から下部ＴＥＣ露出
表面８６ａ，８６ｂ，．．．、上部ＴＥＣ露出表面８７
ａ，８７ｂ，８７ｃ，．．．、ヒートシンク３０及びレ
ーザーダイオード３８への熱の移動を制限するための絶
縁手段に相当する。キセノンはすべてのＴＥＣ内側空所
のスペースに浸透する。ＴＥＣ第１ステージ８８及びＴ
ＥＣ第２ステージ９０は、ベリリウム酸化物プレート間
に伸びるビスマステルル化物円柱の多数の垂直なアレイ
から構成され、それにより、空所内の充填ガスとの熱接
触状態にとどまり、かつ同様にケースの内側側壁との接
触状態にあるトータル的に大きな内側表面領域を露出す
る。ガスは、空所内で、カバー内側表面７６、側壁１４
ａ，１４ｂ，．．．からＴＥＣ露出表面８６ａ，８６
ｂ，．．．、８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，．．．への熱
と、他の内側のＴＥＣ表面からの熱の劣った伝導体とし
て働く。したがって、キセノンガスは、断熱体として働
き、レーザーダイオード３８の温度の予定変化を得るた
めに、その入力制御信号を介して熱電冷却器により必要
とされる電力量を減じる。キセノンは、非放射性不活性
ガスであるグループＶＩＩＩにおけるあらゆる不活性ガ
スの中で、最も劣った熱伝導性を有する。
ｂ，．．．とカバー内側表面と露出表面８６ａ，８６
ｂ，．．．との間の密閉された内側領域２６に充填し、
その結果、側壁及びカバー内側表面から下部ＴＥＣ露出
表面８６ａ，８６ｂ，．．．、上部ＴＥＣ露出表面８７
ａ，８７ｂ，８７ｃ，．．．、ヒートシンク３０及びレ
ーザーダイオード３８への熱の移動を制限するための絶
縁手段に相当する。キセノンはすべてのＴＥＣ内側空所
のスペースに浸透する。ＴＥＣ第１ステージ８８及びＴ
ＥＣ第２ステージ９０は、ベリリウム酸化物プレート間
に伸びるビスマステルル化物円柱の多数の垂直なアレイ
から構成され、それにより、空所内の充填ガスとの熱接
触状態にとどまり、かつ同様にケースの内側側壁との接
触状態にあるトータル的に大きな内側表面領域を露出す
る。ガスは、空所内で、カバー内側表面７６、側壁１４
ａ，１４ｂ，．．．からＴＥＣ露出表面８６ａ，８６
ｂ，．．．、８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，．．．への熱
と、他の内側のＴＥＣ表面からの熱の劣った伝導体とし
て働く。したがって、キセノンガスは、断熱体として働
き、レーザーダイオード３８の温度の予定変化を得るた
めに、その入力制御信号を介して熱電冷却器により必要
とされる電力量を減じる。キセノンは、非放射性不活性
ガスであるグループＶＩＩＩにおけるあらゆる不活性ガ
スの中で、最も劣った熱伝導性を有する。
【００２３】代替実施例において、本発明の温度制御化
パッケージ１０は、集積光デバイスのようなデバイス手
段の温度を制御するために用いられる。図６ファイバー
９４を介してとられた図４の供給貫通部６４の拡大断面
図である。このような代替実施例において、ケース壁１
４ｃは、外部光源（図示しない）からの光線に応答する
供給貫通部６４のような受光口を有する。受光口は、外
部光源からの光を受け入れ、パッケージ内にその光を結
合する。受光口の機能は、第１の光供給貫通部６４と、
該供給貫通部６４を通過する第１のピグテールファイバ
ー９４とにより与えられる。第１のピグテールファイバ
ー９４は、外部光源からの光を受けかつケース内側領域
２６内にその光を結合するように位置決めされる。
パッケージ１０は、集積光デバイスのようなデバイス手
段の温度を制御するために用いられる。図６ファイバー
９４を介してとられた図４の供給貫通部６４の拡大断面
図である。このような代替実施例において、ケース壁１
４ｃは、外部光源（図示しない）からの光線に応答する
供給貫通部６４のような受光口を有する。受光口は、外
部光源からの光を受け入れ、パッケージ内にその光を結
合する。受光口の機能は、第１の光供給貫通部６４と、
該供給貫通部６４を通過する第１のピグテールファイバ
ー９４とにより与えられる。第１のピグテールファイバ
ー９４は、外部光源からの光を受けかつケース内側領域
２６内にその光を結合するように位置決めされる。
【００２４】露出したクラッド１００は、ハンダ付け可
能にするために金属化され、光供給貫通部６４の製作に
おける最初のハンダ付け工程の際に第１のハンダ９８を
使って内部管９５にハンダ付けされる。次に、内部管９
５は第２のハンダ９９を使って外側管９７にハンダ付け
される。ピグテールファイバー９４は、外側管９７を貫
通し、第１のハンダ９８を抜け出る時の露出したクラッ
ド１００の曲がりを除去するために、エポキシ樹脂１０
３を使って外側管９７の内壁に取り付けられる。
能にするために金属化され、光供給貫通部６４の製作に
おける最初のハンダ付け工程の際に第１のハンダ９８を
使って内部管９５にハンダ付けされる。次に、内部管９
５は第２のハンダ９９を使って外側管９７にハンダ付け
される。ピグテールファイバー９４は、外側管９７を貫
通し、第１のハンダ９８を抜け出る時の露出したクラッ
ド１００の曲がりを除去するために、エポキシ樹脂１０
３を使って外側管９７の内壁に取り付けられる。
【００２５】このような実施例において、集積光デバイ
スはピグテールからの光を受けるように結合される。典
型的な集積光デバイスは、電気的制御信号に応答して光
線を変調しかつ変調された光線を出力するための電気的
入力を有する。
スはピグテールからの光を受けるように結合される。典
型的な集積光デバイスは、電気的制御信号に応答して光
線を変調しかつ変調された光線を出力するための電気的
入力を有する。
【００２６】また、このような代替実施例は、図６に示
されるそれと同様な第２の光供給貫通部（図示しない）
と、それを通過する第２のピグテールファイバーを有す
る。第２のピグテールファイバーは、変調された光線を
受けるように位置決めされ、ケースの外部で変調された
光線を結合する。
されるそれと同様な第２の光供給貫通部（図示しない）
と、それを通過する第２のピグテールファイバーを有す
る。第２のピグテールファイバーは、変調された光線を
受けるように位置決めされ、ケースの外部で変調された
光線を結合する。
【００２７】さらに別の代替実施例において、ケースは
レンズを備えた受光口を有する。レンズは、焦平面に像
をフォーカスするように位置決めされる。焦平面は、該
焦平面を形成しかつ像に応答する感光検出器のアレイか
らなる。光学像は焦平面アレイ上にフォーカスされ、デ
バイス手段は、焦平面上にフォーカスされた像を特徴づ
ける出力信号を供給するように特徴づけられる。出力信
号は、フォーカスされた像を含むピクセルのグレースケ
ールを特徴づける電気信号である。
レンズを備えた受光口を有する。レンズは、焦平面に像
をフォーカスするように位置決めされる。焦平面は、該
焦平面を形成しかつ像に応答する感光検出器のアレイか
らなる。光学像は焦平面アレイ上にフォーカスされ、デ
バイス手段は、焦平面上にフォーカスされた像を特徴づ
ける出力信号を供給するように特徴づけられる。出力信
号は、フォーカスされた像を含むピクセルのグレースケ
ールを特徴づける電気信号である。
【００２８】図１、２及び４の実施例は、第１ステージ
ＴＥＣ８８と第２ステージＴＥＣ９０を有する２ステー
ジＴＥＣ（熱電冷却器）を示す。各ステージは、それぞ
れが次のものの上に乗っているタンデム状態に機械的に
結合される。各熱電冷却器は、上述のように、ピン４０
ｆ及び４０ｇを介する各制御信号に応答する。各ＴＥＣ
は、制御信号によって電気的かつ熱的に直列駆動され
る。
ＴＥＣ８８と第２ステージＴＥＣ９０を有する２ステー
ジＴＥＣ（熱電冷却器）を示す。各ステージは、それぞ
れが次のものの上に乗っているタンデム状態に機械的に
結合される。各熱電冷却器は、上述のように、ピン４０
ｆ及び４０ｇを介する各制御信号に応答する。各ＴＥＣ
は、制御信号によって電気的かつ熱的に直列駆動され
る。
【００２９】図１及び２の実施例は、図４に示されるサ
ーミスタ９２または他の感温センサーの追加によって改
良される。この感温センサーは、ヒートシンク３０の温
度に応答する感温手段として機能し、該ヒートシンク３
０の温度を指示するスケールとされた、浮遊リード線５
６ｃ及び５６ｄを介する温度制御信号を外部制御回路へ
供給する。
ーミスタ９２または他の感温センサーの追加によって改
良される。この感温センサーは、ヒートシンク３０の温
度に応答する感温手段として機能し、該ヒートシンク３
０の温度を指示するスケールとされた、浮遊リード線５
６ｃ及び５６ｄを介する温度制御信号を外部制御回路へ
供給する。
【００３０】制御回路網（図示しない）は、共有譲受人
を有しフィドリック等によって１９９０年９月１９日に
出願された特許出願シリアルナンバー07/585,712「ＳＦ
Ｓ用の安定化装置及び方法」に示されるレーザーダイオ
ードのようなレーザーダイオード３８の温度を制御する
のに用いられる。この特許出願の内容はここでは引例に
より取り入れられている。“７１２”出願は、サーミス
タのような感温手段の使用を示しており、このサーミス
タは、ヒートシンク３０の温度に応答して、該ヒートシ
ンク３０の温度を指示するスケールとされた温度信号を
制御回路に供給する。
を有しフィドリック等によって１９９０年９月１９日に
出願された特許出願シリアルナンバー07/585,712「ＳＦ
Ｓ用の安定化装置及び方法」に示されるレーザーダイオ
ードのようなレーザーダイオード３８の温度を制御する
のに用いられる。この特許出願の内容はここでは引例に
より取り入れられている。“７１２”出願は、サーミス
タのような感温手段の使用を示しており、このサーミス
タは、ヒートシンク３０の温度に応答して、該ヒートシ
ンク３０の温度を指示するスケールとされた温度信号を
制御回路に供給する。
【００３１】制御回路（図示しない）は、サーミスタに
接続され、該サーミスタからの温度信号と、“７１２”
出願に示すような入力基準信号とに応答する。制御回路
は、入力基準信号と温度信号を比較し、その差を増幅
し、調整器または電力増幅器に増幅された誤差信号を供
給し、ＴＥＣに制御信号として供給し、該誤差信号をゼ
ロにするようにピン４０ｆ及び４０ｇへの熱電制御信号
を調整する。
接続され、該サーミスタからの温度信号と、“７１２”
出願に示すような入力基準信号とに応答する。制御回路
は、入力基準信号と温度信号を比較し、その差を増幅
し、調整器または電力増幅器に増幅された誤差信号を供
給し、ＴＥＣに制御信号として供給し、該誤差信号をゼ
ロにするようにピン４０ｆ及び４０ｇへの熱電制御信号
を調整する。
【００３２】図４は、レーザーダイオード３８に結合さ
れたピグテールファイバー９４を示す。ピグテールファ
イバー９４はホルダー９６を通り抜ける。ピグテールフ
ァイバー９４は、レンズを通しかつレーザーファセット
１０１でレーザーダイオード３８の出力に結合される、
露出したコア及びクラッド１００を提供するように剥さ
れる。ホルダー９６は、露出したコア１００を保持する
ための手段を提供し、レーザーファセット１０１におけ
る露出したコア面（図示しない）は、レーザーダイオー
ド３８の出力表面と芯合わせされる。ピグテールファイ
バー９４は光供給貫通部６４を通って外へ伸びる。ピグ
テールファイバー９４は、光供給貫通部６４において固
定されると共に、ホルダー９６においてハンダで固定さ
れる。ファイバーの端部とレーザーダイオードの間に
は、小間隙が与えられる。ピグテールのクラッドまたは
外側表面１００は、組立の間、ハンダ付け可能性を高め
るために被覆される。ピグテールファイバー９４とホル
ダー９６と光供給貫通部６４の組み合わせは、ケースを
抜け出る光ファイバーへレーザー出力信号を結合するた
めの手段に相当する。
れたピグテールファイバー９４を示す。ピグテールファ
イバー９４はホルダー９６を通り抜ける。ピグテールフ
ァイバー９４は、レンズを通しかつレーザーファセット
１０１でレーザーダイオード３８の出力に結合される、
露出したコア及びクラッド１００を提供するように剥さ
れる。ホルダー９６は、露出したコア１００を保持する
ための手段を提供し、レーザーファセット１０１におけ
る露出したコア面（図示しない）は、レーザーダイオー
ド３８の出力表面と芯合わせされる。ピグテールファイ
バー９４は光供給貫通部６４を通って外へ伸びる。ピグ
テールファイバー９４は、光供給貫通部６４において固
定されると共に、ホルダー９６においてハンダで固定さ
れる。ファイバーの端部とレーザーダイオードの間に
は、小間隙が与えられる。ピグテールのクラッドまたは
外側表面１００は、組立の間、ハンダ付け可能性を高め
るために被覆される。ピグテールファイバー９４とホル
ダー９６と光供給貫通部６４の組み合わせは、ケースを
抜け出る光ファイバーへレーザー出力信号を結合するた
めの手段に相当する。
【００３３】
【作業上及び製造上の要件】再度図２において、操作に
おいて、レーザーダイオードパッケージ１０は、典型的
なアビオニクス応用において、極寒状態から砂漠状態ま
での範囲にわたる広範囲の環境温度に影響を受ける。パ
ッケージ１０の最も困難な制御状態は、パッケージが高
い極限温度にさらされる場合に生じる。例として、パッ
ケージが１００℃でありかつ内部のデバイスが３０℃ま
で冷却されなければならない場合、ＴＥＣ冷却器８８，
９０は、一部を７０度下げるために、レーザーダイオー
ド３８からの熱を十分に下げる必要がある。また、冷却
器は、パッケージの壁８２ａ，８２ｂ，．．．からの輻
射を媒体としてＴＥＣ８６ａ，８６ｂ，．．．の外部表
面及びヒートシンク３０の外部表面に達する熱と、パッ
ケージ内のガスを媒体としてパッケージのベース及び壁
から伝導される熱とを下げなければならない。パッケー
ジが高い熱伝導性を有するガスで充填されている場合に
は、熱負荷は、パッケージ内のヒートシンク３０上のレ
ーザーダイオードまたは他のデバイスが十分に冷却され
ないであろうほどに高くなり得る。
おいて、レーザーダイオードパッケージ１０は、典型的
なアビオニクス応用において、極寒状態から砂漠状態ま
での範囲にわたる広範囲の環境温度に影響を受ける。パ
ッケージ１０の最も困難な制御状態は、パッケージが高
い極限温度にさらされる場合に生じる。例として、パッ
ケージが１００℃でありかつ内部のデバイスが３０℃ま
で冷却されなければならない場合、ＴＥＣ冷却器８８，
９０は、一部を７０度下げるために、レーザーダイオー
ド３８からの熱を十分に下げる必要がある。また、冷却
器は、パッケージの壁８２ａ，８２ｂ，．．．からの輻
射を媒体としてＴＥＣ８６ａ，８６ｂ，．．．の外部表
面及びヒートシンク３０の外部表面に達する熱と、パッ
ケージ内のガスを媒体としてパッケージのベース及び壁
から伝導される熱とを下げなければならない。パッケー
ジが高い熱伝導性を有するガスで充填されている場合に
は、熱負荷は、パッケージ内のヒートシンク３０上のレ
ーザーダイオードまたは他のデバイスが十分に冷却され
ないであろうほどに高くなり得る。
【００３４】真空の使用が考えられたが、実行するのは
難しいことがわかった。温度制御パッケージ内へのレー
ザーダイオード３８、または焦平面アレイのような他の
複合デバイスの組み立ては、ダイオードサブ−マウント
表面上にデバイスを取り付ける工程、内部パッケージパ
ッドからＴＥＣ冷却器パッド及びレーザーダイオードま
で電気的リード線を取り付ける工程、ファイバー光リー
ド線をパッケージ壁を通り抜けてレーザーダイオードへ
芯合わせしかつ取り付ける工程を含む、多数の工程を必
要とする。次に、レーザーダイオードは密閉され、パッ
ケージは縫合せ溶接機を使用してグローブボックスまた
はチャンバー状態になる。
難しいことがわかった。温度制御パッケージ内へのレー
ザーダイオード３８、または焦平面アレイのような他の
複合デバイスの組み立ては、ダイオードサブ−マウント
表面上にデバイスを取り付ける工程、内部パッケージパ
ッドからＴＥＣ冷却器パッド及びレーザーダイオードま
で電気的リード線を取り付ける工程、ファイバー光リー
ド線をパッケージ壁を通り抜けてレーザーダイオードへ
芯合わせしかつ取り付ける工程を含む、多数の工程を必
要とする。次に、レーザーダイオードは密閉され、パッ
ケージは縫合せ溶接機を使用してグローブボックスまた
はチャンバー状態になる。
【００３５】真空の使用は、一部を作るために典型的に
求められるであろう商人には普通利用できない手順及び
機器の開発を必要とする。最終的な蓋を取り付けるため
に縫合せ溶接機を使用する間、グローブボックス内にお
いてキセノンのようなガスで一部のケースを充填するこ
とは、たいていの供給者に容易に利用できるプロセスで
ある。真空の代わりにガスを使用した成果として、その
中に設置された高出力レーザーダイオードを備えた、完
成したパッケージの製造コストは減じられる。
求められるであろう商人には普通利用できない手順及び
機器の開発を必要とする。最終的な蓋を取り付けるため
に縫合せ溶接機を使用する間、グローブボックス内にお
いてキセノンのようなガスで一部のケースを充填するこ
とは、たいていの供給者に容易に利用できるプロセスで
ある。真空の代わりにガスを使用した成果として、その
中に設置された高出力レーザーダイオードを備えた、完
成したパッケージの製造コストは減じられる。
【００３６】上記に説明したように、キセノンは真空の
代わりとして最も良いことがわかった。キセノンは、レ
ーザーダイオードのファセットまたは他の化学反応表面
に作用しないために、不活性ガスであることの追加利点
を有する。キセノンは、放射性ではないガスのなかで、
最も熱伝導性が劣ったガスである。キセノンの使用は、
軍用に要求される広い温度範囲以上の動作要求を満たす
ことを可能にせしめる唯一のガスであることがわかっ
た。
代わりとして最も良いことがわかった。キセノンは、レ
ーザーダイオードのファセットまたは他の化学反応表面
に作用しないために、不活性ガスであることの追加利点
を有する。キセノンは、放射性ではないガスのなかで、
最も熱伝導性が劣ったガスである。キセノンの使用は、
軍用に要求される広い温度範囲以上の動作要求を満たす
ことを可能にせしめる唯一のガスであることがわかっ
た。
【００３７】ＴＥＣは、５２：４８のインジウムすずハ
ンダIn／Snを使用してベースに取り付けられる。組立
後、温度制御化パッケージは蓋が取り除かれた状態で焼
かれる。次に、その一部が控え室に動かされる。この控
え室はその都度キセノン充填状態で２回ポンプダウンさ
れる。キセノンは、空気より重く、一方の開放コンテナ
から他方のコンテナへガスとして注がれ得る。蓋シール
前の室に使用される圧力は、パッケージがわずかに圧力
をかけられた室から除去された後、パッケージ表面の変
形を引き起こすのに十分ではない。
ンダIn／Snを使用してベースに取り付けられる。組立
後、温度制御化パッケージは蓋が取り除かれた状態で焼
かれる。次に、その一部が控え室に動かされる。この控
え室はその都度キセノン充填状態で２回ポンプダウンさ
れる。キセノンは、空気より重く、一方の開放コンテナ
から他方のコンテナへガスとして注がれ得る。蓋シール
前の室に使用される圧力は、パッケージがわずかに圧力
をかけられた室から除去された後、パッケージ表面の変
形を引き起こすのに十分ではない。
【００３８】パッケージ内に用いられるレーザーダイオ
ードは、大きな光電力量−すなわち典型的に１００Mw以
上−を提供する。レーザーダイオードは、典型的に、示
された応用において約８５０ミリワット消費する。ダイ
オードのVfは１．７Ｖ〜１．９Ｖである。ダイオード電
流は４００Ｍａよりわずかに多い。
ードは、大きな光電力量−すなわち典型的に１００Mw以
上−を提供する。レーザーダイオードは、典型的に、示
された応用において約８５０ミリワット消費する。ダイ
オードのVfは１．７Ｖ〜１．９Ｖである。ダイオード電
流は４００Ｍａよりわずかに多い。
【００３９】モデルナンバーMI2012を有するＴＸ、ダラ
スのマーロー社によるＴＥＣ冷却器を使用し、レーザー
ダイオード消費８８Mw、パッケージ温度１０５℃の場
合、ＴＥＣは、窒素が充填されたパッケージを３０℃の
レーザーダイオード温度に保つために５．４Ｗの電力を
必要とした。パッケージが１０５℃でキセノンが充填さ
れた場合、ＴＥＣは、レーザーダイオードを同じ温度に
保つために４．２Ｗ必要なだけであり、概算で１．２Ｗ
の電力節約となった。この電力節約は、限られた電力供
給を有する、内部誘導装置のような気圏用において価値
がある。
スのマーロー社によるＴＥＣ冷却器を使用し、レーザー
ダイオード消費８８Mw、パッケージ温度１０５℃の場
合、ＴＥＣは、窒素が充填されたパッケージを３０℃の
レーザーダイオード温度に保つために５．４Ｗの電力を
必要とした。パッケージが１０５℃でキセノンが充填さ
れた場合、ＴＥＣは、レーザーダイオードを同じ温度に
保つために４．２Ｗ必要なだけであり、概算で１．２Ｗ
の電力節約となった。この電力節約は、限られた電力供
給を有する、内部誘導装置のような気圏用において価値
がある。
【００４０】図１及び２の実施例において、MI2012ＴＥ
Ｃ６５は、約０．５１５×０．３８９×０．１４９イン
チの寸法を有する２ステージ冷却器である。ＴＥＣは厚
さ０．０２５インチの３つのプレートを有していた。そ
の上にレーザーダイオードが取り付けられた上部プレー
トまたはヒートシンク３０は、寸法が約０．３４６×
０．２６０×０．０２４インチであった。ヒートシンク
３０はニッケル鉄製である。ヒートシンク３０は上部Ｔ
ＥＣセラミックプレート１１０に結合される。上部ＴＥ
Ｃセラミックプレート１１０はBeO 製である。ＴＥＣセ
ラミックプレート１１０は上部表面１１４及び底部表面
１１６を有する。パッケージの床板はベース基準または
ベース入力表面２０と呼ばれる。
Ｃ６５は、約０．５１５×０．３８９×０．１４９イン
チの寸法を有する２ステージ冷却器である。ＴＥＣは厚
さ０．０２５インチの３つのプレートを有していた。そ
の上にレーザーダイオードが取り付けられた上部プレー
トまたはヒートシンク３０は、寸法が約０．３４６×
０．２６０×０．０２４インチであった。ヒートシンク
３０はニッケル鉄製である。ヒートシンク３０は上部Ｔ
ＥＣセラミックプレート１１０に結合される。上部ＴＥ
Ｃセラミックプレート１１０はBeO 製である。ＴＥＣセ
ラミックプレート１１０は上部表面１１４及び底部表面
１１６を有する。パッケージの床板はベース基準または
ベース入力表面２０と呼ばれる。
【００４１】図２に示されるように、ＴＥＣ６５は熱電
入力表面６６とベース入力表面２０の間で動作する。２
ステージＴＥＣは３つのプレートを有する。３つのプレ
ートはすべてBeO 製である。プレート間の部材はBi2Te3
またはビスマステルル化物製である。ＴＥＣ第１ステー
ジはＴＥＣ第２ステージより上に位置決めされる。２本
のワイヤーがつながり、下部ステージに入る。次に、上
部及び下部ステージ用に用いられたビスマステルル化物
は、高い融点を有するハンダを使用して各中央または底
部表面に取り付けられる。金属パッケージは日本国東京
の京セラによって供給される。
入力表面６６とベース入力表面２０の間で動作する。２
ステージＴＥＣは３つのプレートを有する。３つのプレ
ートはすべてBeO 製である。プレート間の部材はBi2Te3
またはビスマステルル化物製である。ＴＥＣ第１ステー
ジはＴＥＣ第２ステージより上に位置決めされる。２本
のワイヤーがつながり、下部ステージに入る。次に、上
部及び下部ステージ用に用いられたビスマステルル化物
は、高い融点を有するハンダを使用して各中央または底
部表面に取り付けられる。金属パッケージは日本国東京
の京セラによって供給される。
【００４２】図５は、キセノンが充填されたケース及び
空気が充填されたケースに関するケースホット面温度の
関数としての、温度制御化パッケージＴＥＣ電力消費の
予言値及び測定値のグラフである。上部の第１の曲線１
０２は、空気が充填されたケースの測定ＴＥＣ電力を示
す。第２の曲線１０４は、第１の曲線に接近しており、
空気が充填されたケースの計算ＴＥＣ電力を示す。第３
の曲線は、第２の曲線１０４より下にあり、キセノンが
充填されたケースの測定ＴＥＣ電力を示す。第４の曲線
は下部に見られ、キセノンが充填されたケースの計算Ｔ
ＥＣ電力を示す。
空気が充填されたケースに関するケースホット面温度の
関数としての、温度制御化パッケージＴＥＣ電力消費の
予言値及び測定値のグラフである。上部の第１の曲線１
０２は、空気が充填されたケースの測定ＴＥＣ電力を示
す。第２の曲線１０４は、第１の曲線に接近しており、
空気が充填されたケースの計算ＴＥＣ電力を示す。第３
の曲線は、第２の曲線１０４より下にあり、キセノンが
充填されたケースの測定ＴＥＣ電力を示す。第４の曲線
は下部に見られ、キセノンが充填されたケースの計算Ｔ
ＥＣ電力を示す。
【００４３】上記に説明した実施例は、本発明の原理の
例示として提供され、我々の教示に従って可能な実施例
だけを定めるつもりではない。むしろ、本発明は、示さ
れた特定の実施例ばかりでなく、前記特許請求の範囲の
範囲内に含まれるその他のものを含むものとして考えら
れるべきである。
例示として提供され、我々の教示に従って可能な実施例
だけを定めるつもりではない。むしろ、本発明は、示さ
れた特定の実施例ばかりでなく、前記特許請求の範囲の
範囲内に含まれるその他のものを含むものとして考えら
れるべきである。
【図１】レーザーダイオードパッケージの部分断面斜視
図である。
図である。
【図２】２−２線でとられた図１の概略断面図である。
【図３】図１におけるファントム円（Ａ）内のセラミッ
クシールの部分断面斜視図である。
クシールの部分断面斜視図である。
【図４】蓋を除去したレーザーダイオードパッケージの
概略平面図である。
概略平面図である。
【図５】空気が充填されたケース及びキセノンが充填さ
れたケースに関するケースホット面温度の関数として
の、温度制御化パッケージＴＥＣ電力消費の予言値及び
測定値のグラフである。
れたケースに関するケースホット面温度の関数として
の、温度制御化パッケージＴＥＣ電力消費の予言値及び
測定値のグラフである。
【図６】図２におけるファントム円（Ｂ）内に示される
供給貫通部の拡大断面図である。
供給貫通部の拡大断面図である。
フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー エス．ムーア アメリカ合衆国，91350 カリフォルニア, ソウガス，ギルフォード レーン 28264
Claims (13)
- 【請求項１】 箱型の周囲を特徴とする側壁と、カバー
と、入力表面及び出力表面を備えたベースとを有し、前
記側壁が内部領域を定めるために前記ベース入力表面に
一体的に結合されているケースと、 上部表面及び底部表面を有するヒートシンクと、 前記ヒートシンクの上部表面に結合され、入力信号に応
答して出力信号を供給するためのデバイス手段と、 前記ヒートシンクの底部表面に結合された入力表面と前
記ベース入力表面に結合された出力表面を有し、制御信
号に応答して熱電冷却器入力表面から熱電冷却器出力表
面へ熱を移動させるための熱電冷却器手段であって、前
記カバーが密閉された内部領域を形成するために前記側
壁に結合され、前記カバーと側壁が外側及び内側表面を
有し、該熱電冷却器手段はその上に前記ヒートシンクと
デバイス手段を備え、前記密閉された内側領域内に広が
りかつ露出表面を有する熱電冷却器手段と、 前記側壁及びカバー内側表面から前記露出表面への熱の
移動を制限するために、前記側壁及びカバー内側表面と
露出表面との間の密閉された内側領域に充填する絶縁手
段とからなり、それにより、前記デバイスの温度におけ
る変化を得るために前記熱電冷却器により熱電冷却器制
御信号から必要とされた電力量が減じられることを特徴
とする温度制御化パッケージ。 - 【請求項２】 ヒートシンクの上部表面に結合され、入
力信号に応答して出力信号を供給するためのデバイス手
段は、さらにレーザーダイオードを含み、前記入力信号
は電気的信号であり、前記出力信号はレーザー光源であ
り、前記ケース手段は、さらに光供給貫通部と、該光供
給貫通部を通り抜けるピグテールファイバーとを含み、
該ピグテールファイバーは、前記レーザー光源からの光
を受けて前記ケースの外側へ該光を結合するように位置
決めされる請求項１記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項３】 ヒートシンクの上部表面に結合され、入
力信号に応答して出力信号を供給するためのデバイス手
段は、さらに外部光源からの光線に応答する受光口を含
み、該受光口は、さらに、第１の光供給貫通部と、その
中を通り抜ける第１のピグテールファイバーであって、
外部光源からの光を受けると共に前記ケース内部へ前記
光を結合するように位置決めされた第１のピグテールフ
ァイバーと、前記ピグテールからの前記光を受けるよう
に結合され、電気的制御信号に応答して光線を変調する
と共に変調された光線を出力するための電気的入力を有
する集積光デバイスと、第２の光供給貫通部と、その中
を通り抜ける第２のピグテールファイバーであって、前
記変調された光線を受けると共にケースの外側へ前記変
調された光線を結合するように位置決めされた第２のピ
グテールファイバーとを含む請求項１記載の温度制御化
パッケージ。 - 【請求項４】 ヒートシンクの上部表面に結合され、入
力信号に応答して出力信号を供給するためのデバイス手
段は、さらに、焦平面上に像をフォーカスするように位
置決めされたレンズを有する受光口と、前記焦平面を形
成し、前記像に応答する感光検出器の焦平面アレイとを
含み、前記光学像は前記焦平面アレイ上にフォーカスさ
れ、前記デバイス手段は、フォーカスされた像を特徴づ
ける出力信号を供給するように特徴づけられる請求項１
記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項５】 熱電冷却器手段は、さらに第１及び第２
ステージ熱電冷却器からなり、各ステージはタンデム状
態に機械的に結合され、各熱電冷却器は各制御信号に応
答し、各制御信号は並列に接続される請求項１記載の温
度制御化パッケージ。 - 【請求項６】 熱電冷却器手段は、さらに、第１及び第
２ステージ熱電冷却器であって、各ステージがタンデム
状態に機械的に結合され、各熱電冷却器が電気的に直列
に接続されると共に共通の制御信号に応答する第１及び
第２ステージ熱電冷却器と、ヒートシンクの温度に応答
して、該ヒートシンクの温度を指示するスケールとされ
た温度信号を供給するための感温手段とを含む請求項１
記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項７】 熱電冷却器手段は、さらに、第１及び第
２ステージ熱電冷却器であって、各ステージがタンデム
状態に機械的に結合され、各熱電冷却器が各制御信号に
応答し、各制御信号が並列に接続される第１及び第２ス
テージ熱電冷却器と、ヒートシンクの温度に応答して、
該ヒートシンクの温度を指示するスケールとされた温度
信号を供給するための感温手段と、前記温度信号と入力
基準信号に応答して、該温度信号を該入力基準信号と比
較すると共にその差を増幅して増幅された誤差信号を供
給するための制御回路手段と、前記増幅された誤差信号
に応答して、該誤差信号ゼロにするように前記熱電制御
信号を調整するための調整器手段とを含む請求項１記載
の温度制御化パッケージ。 - 【請求項８】 側壁及びカバー内部表面から露出表面へ
の熱の移動を制限するために、前記側壁及びカバー内側
表面と露出表面との間の密閉された内側領域に充填する
絶縁手段は、さらに非放射性の不活性ガスを含む請求項
１記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項９】 側壁及びカバー内部表面から露出表面へ
の熱の移動を制限するために、前記側壁及びカバー内側
表面と露出表面との間の密閉された内側領域に充填する
絶縁手段は、さらにキセノンガスを含む請求項１記載の
温度制御化パッケージ。 - 【請求項１０】 非放射性の不活性ガスはキセノンガス
である請求項８記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項１１】 さらに、前記レーザー出力信号を前記
ケースを抜け出る光ファイバーに結合するための手段を
含む請求項６記載の温度制御化パッケージ。 - 【請求項１２】 箱型の周囲を特徴とする側壁と、カバ
ーと、入力表面及び出力表面を備えたベースとを有し、
前記側壁が内部領域を定めるために前記ベース入力表面
に一体的に結合されているケースと、 上部表面及び底部表面を有するヒートシンクと、 入力信号に応答してレーザー出力信号を供給するための
レーザーダイオードと、 前記レーザー出力信号を前記ケースを抜け出る光ファイ
バーに結合するための手段と、 前記ヒートシンクの底部表面に結合された入力表面と前
記ベース入力表面に結合された出力表面を有し、制御信
号に応答して熱電冷却器入力表面から熱電冷却器出力表
面へ熱を移動させるための熱電冷却器手段であって、前
記カバーが密閉された内部領域を形成するために前記側
壁に結合され、前記カバーと側壁が外側及び内側表面を
有し、該熱電冷却器手段はその上に前記ヒートシンクと
デバイス手段を備え、前記密閉された内側領域内に広が
りかつ露出表面を有する熱電冷却器手段と、 前記側壁及びカバー内部表面から前記露出表面への熱の
移動を制限するために、前記側壁及びカバー内側表面と
露出表面との間の密閉された内側領域に充填するキセノ
ンガスと、 からなり、それにより、前記デバイスの温度における変
化を得るために前記熱電冷却器により熱電冷却器制御信
号から必要とされた電力量が減じられることを特徴とす
る温度制御化パッケージ。 - 【請求項１３】 内側領域を有する密閉されたケース
と、 入力信号に応答して出力信号を供給するためのデバイス
手段と、 前記内側領域内にあり、前記デバイス手段に結合された
入力表面を有し、制御信号に応答して熱電冷却器入力表
面から熱電冷却器出力表面へ熱を移動させるための熱電
冷却器手段であって、前記出力表面が前記ケースに結合
される熱電冷却器手段と、 前記密閉された内側領域に充填するキセノンガスと、 からなり、それにより、前記デバイスの温度における変
化を得るために前記熱電冷却器により熱電冷却器制御信
号から必要とされた電力量が減じられることを特徴とす
る温度制御化パッケージ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US760036 | 1991-09-13 | ||
| US07/760,036 US5195102A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Temperature controlled laser diode package |
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Family
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Country Status (4)
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| JP (1) | JPH05235489A (ja) |
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